Uvod
Nehrđajući čelik ušao je na industrijsku scenu početkom 20. stoljeća i zaslužio svoje ime jer se doista činilo otpornim na hrđu.
Sastoji se prvenstveno od željeza, krom, nikla, i elementi u tragovima, nehrđajući čelik kombinira jedinstvena svojstva koja odgovaraju svemu, od fasada nebodera do kirurških skalpela.
Još, unatoč brojnim snagama, nehrđajući čelik dolazi s kompromisima.
U ovom članku, ispitat ćemo ključne prednosti i nedostatke nehrđajućeg čelika, potkrijepljeno podacima,
tako da možete donositi informirane odluke pri odabiru nehrđajućeg čelika za pribor od lima ili bilo koju drugu primjenu.
Prednosti nehrđajućeg čelika
Vrhunska otpornost na koroziju
Značajka nehrđajućeg čelika proizlazi iz njegovog minimuma 10.5 % krom sadržaj, koji stvara samoizlječivi sloj krom-oksida.
Stoga, ocjene poput 304 pokazuju niske stope korozije 0.01 mm/godina u neutralnim sredinama, dok 316 (s dodatkom molibdena) otporan je na piting u otopinama klorida sve do –0,2 V u odnosu na. SCE.
Štoviše, ovaj pasivni film se trenutno obnavlja nakon manjih ogrebotina, osiguravajući dugotrajnu izdržljivost u teškim atmosferama.
Stoga, vlasnici kuća vjeruju mu za sudopere i posuđe, a kuhari se oslanjaju na njega za kuhinjsko posuđe koje dolazi u dodir s kiselom hranom bez rupa ili hrđanja.
Visok omjer čvrstoće i težine
Osim otpornosti na koroziju, mnoge vrste nehrđajućeg čelika daju vlačnu čvrstoću u rasponu od 500 do 1 200 MPA—često odgovara ili premašuje konstrukcijske ugljične čelike—približno vagajući 20 % manje.
Na primjer, 17-4 PH doseg 1 000 MPA u H900 temper, što ga čini idealnim za okna, zupčanici, i visokoopterećene komponente koje imaju koristi od manje težine bez žrtvovanja čvrstoće.
Izvanredna izvedba na visokim temperaturama
Naduti, nehrđajući čelici održavaju mehaničku cjelovitost i otpornost na oksidaciju na povišenim temperaturama.
310S zadržava više od 80 % njegove vlačne čvrstoće na sobnoj temperaturi pri 800 ° C, i 601 (stupanj otporan na toplinu) kontinuirano djeluje na 1 100 ° C.
Stoga, Industrije kao što su proizvodnja električne energije i petrokemija oslanjaju se na nehrđajući čelik za komponente peći, cijevi izmjenjivača topline, i ispušni sustavi.
Izvrsna higijenska svojstva
Prijelaz na sanitarne primjene, glatka od nehrđajućeg čelika, neporozna površina otporna je na prianjanje bakterija.
U prehrambenim i medicinskim okruženjima, profesionalci dezinficiraju nehrđajuću opremu s kaustičnim sredstvima za čišćenje ili autoklaviranjem, sigurni da metal ne skriva ni mikrobe ni ostatke.
Zapravo, studija je pokazala da pravilno polirani 316L kuponi pokazuju nula jedinica koje stvaraju kolonije nakon 24 sati u bujonskoj kulturi¹.
Estetska svestranost i mogućnosti završne obrade
Izvan performansi, nehrđajući čelik godi oku. Dizajneri postižu zrcalne lakove (Ram < 0.1 µm), brušene teksture (Ra ≈ 0.4 µm), ili anodne prevlake u boji za ukrasne ploče i skulpture.
Uz to, njegova ujednačena završna obrada ravnomjerno reflektira svjetlost, dajući vrhunski izgled fasadama, Kuhinjski uređaji, i nakit.
Mogućnost recikliranja i održivost
Što se tiče utjecaja na okoliš, ističe se nehrđajući čelik: moderne legure često sadrže 60–80 % reciklirani sadržaj, a metal ostaje 100 % reciklirati neodređeno.
Štoviše, proizvodnja nehrđajućeg čelika iz otpada troši do 40 % manje energije nego primarne proizvodnje, usklađivanje s LEED bodovima i korporativnim ESG ciljevima.
Otpornost na habanje i udarce
Mnogi nehrđajući tipovi martenzita i nehrđajućeg čelika koji otvrdnjavaju taloženjem—kao što je 420 i 630-postići
Gornje vrijednosti tvrdoće po Rockwellu Hrc 40, omogućujući izuzetnu otpornost na habanje u osovinama pumpi, oštrice noževa, i sjedišta ventila.
Dodatno, ove legure održavaju žilavost (Charpy v-notch > 50 J na –40 °C) pod ponovljenim udarom, produljenje vijeka trajanja u dinamičkim aplikacijama.
Mala vrijednost održavanja i životnog ciklusa
Konačno, kombinacija otpornosti na koroziju od nehrđajućeg čelika, jačina, a estetika smanjuje cikluse održavanja.
Na primjer, arhitektonski sustavi oblaganja izrađeni od 316 razreda često zahtijevaju samo povremeno pranje, u usporedbi s obojenim čelikom, koja zahtijeva ponovno farbanje svakih 5– 7 godina.
Vijek trajanja zgrade preko 50 godina, nehrđajući može isporučiti a 30–50 % manji ukupni trošak vlasništva unatoč većim početnim materijalnim troškovima.
Nedostaci nehrđajućeg čelika
Veći trošak materijala
Prije svega, nehrđajuće legure imaju vrhunsku cijenu.
Na primjer, 304-stupanj nehrđajućeg čelika košta otprilike 20–30 % više po kilogramu od standardnog ugljičnog čelika, dok su duplex ili stupnjevi bogati niklom (Npr., 2205, 316L) može trčati 50–80 % viši.
Stoga, projekti s ograničenim proračunima često rezerviraju nehrđajući čelik samo za najkritičnije komponente.
Niža toplinska vodljivost
Štoviše, toplinska vodljivost nehrđajućeg čelika varira 15 W/m · k— samo oko 8 % od bakra i 7 % od aluminija.
Kao rezultat, primjene koje zahtijevaju brzo odvođenje topline (poput elektroničkih hladnjaka ili dna posuđa) loše rade s nehrđajućim, navodeći inženjere da umjesto toga izaberu alternativne metale.
Izazovna izrada i strojna obrada
Uz to, nehrđajući rad-brzo stvrdnjava. Tijekom glodanja ili tokarenja, zona reza može otvrdnuti za 20–30 %, što ubrzava trošenje alata.
Dok karbidni ili keramički alati ublažavaju ovaj učinak, trgovine još uvijek susreću 30–40 % kraći vijek trajanja alata u usporedbi s obradom mekog čelika.
Naduti, njegova žilavost zahtijeva veće sile rezanja, povećanje potrošnje energije.
Poteškoće pri zavarivanju i izobličenje
Na sličan način, zavarivanje nehrđajućeg čelika zahtijeva pažljivu kontrolu. Visoka toplinska ekspanzija (≈ 17 × 10⁻⁶ K⁻¹) može izazvati izobličenje,
i brzo hlađenje rizikuje senzibilizaciju - taloženje krom karbida na granicama zrna koje smanjuje otpornost na koroziju.
Kako bi se suprotstavili ovim problemima, proizvođači često prethodno zagrijavaju dijelove i izvode žarenje nakon zavarivanja, što povećava vrijeme i troškove proizvodnje.
Označavanje površine i vidljivost otiska prsta
Dodatno, nehrđajući čelik lako pokazuje otiske prstiju, vodene mrlje, i sitne ogrebotine.
Čak i s visokokvalitetnom završnom obradom (2B ili BA), svakodnevno rukovanje ostavlja za sobom masne mrlje koje dizajneri moraju očistiti posebnim lakovima.
U instalacijama s velikim prometom—kao što su interijeri dizala—timovi za održavanje izvješćuju o potrošnji 20–30 % više napor da se nehrđajući čelik očuva netaknutim u usporedbi s čelikom obloženim prahom.
Magnetizam u feritnim stupnjevima
Konačno, mnoge vrste feritnog nehrđajućeg čelika (Npr., 430) pokazuju magnetska svojstva, što može predstavljati probleme u elektroničkim ili medicinskim primjenama koje zahtijevaju nemagnetske materijale.
Iako austenitnih stupnjeva (304, 316) ostati u biti nemagnetski, koštaju više i nude manju granicu tečenja, stvaranje kompromisa između učinka i cijene.
Zaključak
Mješavina otpornosti na koroziju nehrđajućeg čelika, jačina, a estetska svestranost čini ga nezamjenjivim u bezbrojnim primjenama - od posuđa do postrojenja za kemijsku preradu.
Ipak, njegova cijena je veća, zahtjevi za zavarivanje/oblikovanje, i potrebe za održavanjem površine predstavljaju istinske izazove.
Vaganjem ovih prednosti i nedostataka u odnosu na zahtjeve projekta, možete odrediti ostaje li nehrđajući čelik optimalan izbor za vaš sljedeći dodatak od lima ili industrijsku komponentu.
